DE1910627A1

DE1910627A1 - Vorformling und Verfahren zur Herstellung von Gegenstaenden aus gefuellten und gepressten Kunststoffen

Info

Publication number: DE1910627A1
Application number: DE19691910627
Authority: DE
Inventors: Weaver William Ray
Original assignee: Libbey Owens Ford Co
Current assignee: Pilkington North America Inc
Priority date: 1968-02-27
Filing date: 1969-02-27
Publication date: 1969-09-18
Also published as: GB1259349A; IL31663A; CH494104A; CA930517A; LU58099A1; IL31663A0; SE347457B; BE728916A; NL6903045A; IE32745B1; FR2002693A1; IE32745L

Description

Firma LIBBEY-OWENS-PORD COMPANY 811 Madison Avenue, Toledo, Ohio, USA

Vorformling und Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus gefüllten und gepreßten Kunststoffen

Für diese Anmeldung wird die Priorität der entsprechenden USA-Anmeldung Ser. No. 708 698 vom 27. Februar 1968 in Anspruch genommen«,

Die Erfindung bezieht sich auf Gegenstände aus gefüllten und preßgeformten Kunststoffen und auf Verfahren zu ihrer Herstellung und betrifft insbesondere Gegenstände dieser allgemeinen Art mit ungewöhnlichen baulichen und physikalischen Eigenschaften sowie besondere Anhäufungs--und Preßformtechniken zur Herstellung solcher Gegenstände.

Es ist allgemein üblich, die verschiedenartigsten Kunststoffe mit und ohne Füllstoffe mit Hilfe üblicher Preßverfahren in die verschiedensten Formen zu pressen. Dabei mag es dem Uneingeweihten erscheinen, als wäre alles, was sich aus Kunststoff herstellen läßt, so hergestellt worden,

809838/1318

Fachleute sind sich jedoch, obwohl auf .diesem Fachgebiet überraschende Dinge geleistet worden sind, darüber im klaren, daß die bisher verfügbaren Preßformverfahren sowohl hinsichtlich der Form als auch hinsichtlich der Art der herstellbaren Gegenstände Grenzen gesetzt haben, wobei allgemein erkannt worden ist, daß, sofern bei der Herstellung von preßgeformten Kunststoffgegenständen zur kommerziellen, technischen und wissenschaftlichen Verwendung die Begrenzungen hinsichtlich des Aufbaus und der Zusammensetzung beseitigt werden könnten, die Möglichkeiten insbesondere, was gefüllte und geformte Kunststoffgegenstände abelangt, praktisch unbegrenzt wären.

Beispielsweise wurde es bisher als unmöglich angesehen, Gegenstände dieser Art mit einer Wanddicke von mehr als 12,7 mm ohne unzulässige Schrumpfung und Deformierung durch Verziehen oder unzulässig lange Härtezeiten oder derartige Gegenstände mit anderen als einfachen geradlinigen inneren Kernöffnungen herzustellen, die, wenn überhaupt, sehr beschränkte Hinterschneidungen aufweisen. Auch war es äußerst schwierig, gleichmäßige Dichten von Kunst- und Füllstoff zu erzielen und bei derartigen Gegenständen sich an enge Maßtoleranzen zu halten. Di·

9 0 9838/1318

1910827

Erfindung behebt diese bisherigen Schwierigkeiten and •rmöglicht die betriebswirtschaftliche und zweckdienliche Herstellung dieser Gegenstände.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist In der Schaffung eines neuartigen, mehrstufigen. Verfahrens eur Herstellung von formgepreßten Gegenständen aus gefülltem Kunststoff mit ausgewählten physikalischen Eigenschaften sowie von bestimmter Größe, Gestalt uad Form zu sehen.

Ein weiteres Siel der Erfindung ist die Schaffung eines porösen Vorformlings zur Verwendung bei einem solchen Verfahren, der unter den erforderlichen Imprägnier- und Preßdrticken seine maß- und bauliche Vollständigkeit behält.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Herstellung von Gegenständen der vorerwähnten Art mit gleichmäßigerer Dichte, engeren Maßtoleranzen und innerhalb eines weiten Bereiches von Querschnittsdicken ohne Verwerfen oder unzulässiger Schrumpfung oder Verformung.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung verbesserter Techniken, mittels derer für Gegenstände eines

.../4 909838/1318

gegebe-fen. Querschnitts höhere Preßgeschwindigkeiten und Uürsere Preßformzyklen möglich sind.

Ein noch -»eiteras Ziel der Erfindung ist die Erzeugung mehrerer oder unterschiedlicher Dichten in ein und demselben Gegenstand*

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist das dauerhafte Orientieren und genaue Anbringen von Einlageteilen oder Einsatzstück* η verschiedeneter Art in den fertigen Gegen- · ständen.

Sin weiteres Ziel eier Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung Ton Gegenständen der vorerwähnten allgemeinen Art, bei welchem die Verwendung und die anschließende Beseitigung sines nicht als Ganzes ausstoßbaren Kernteiles möglich ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Herstellung von Gegenständen dieser Art mit besonderen energieabsorbierenden oder -vernichtenden Eigenschaften.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Herstellung homogener Gegenstände aus gefülltem und gepreßtem Kunststoff,

909838/1318

die entweder elektrisch leitende oder elektrisch nicht leitende Zonen oder beide aufweisen.

Ein noch -weiteres Ziel der Erfindung ist die Herstellung von Gegenständen dieser Art mit verbesserten wärmeabsorbierenden und/oder Wärmedurchgangseigenschaften.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer als Beispiel dienenden Aus'führungsform der mit Hilfe des Verfahrens nach der Erfindung herstellbaren gefüllten und gepreßten Kunststoffgegenstände,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des bei der Herstellung des Gegenstandes nach Fig. 1 verwendeten zerteilbaren Kernteiles,

Fig. 3 einen senkrechten Längsschnitt durch eine Art Ton Form, die sich zur Herstellung eines selbständigen Vorformlings oder einer Matrix (Brundgefüge) für den Gegenstand nach Fig. 1 verwenden läßt,

909838/1318

Pig.	4	- 6 · einen senkrechten Querschnitt im wesentlichen •	...77
		nach der Linie 4-4 in Fig. 3,
Pig.	5	eine Seitenansicht einer Art von Spritzguß
		maschine, die sich verwenden läßt; um das
		Kunstetofformmaterial in die Poren des Vor-
		formlings nach der Erfindung hineinzupressen,
Pig.	6	einen Teilschnitt im wesentlichen nach der
		Linie 6-6 in Pig. 5 beim Hineinsehen in den
		Formhohlraum der Maschine nach Fig. 5 mit in
		ihm angeordnetem Yorformling,
Pig.	7	einen Schnitt im wesentlichen nach der Linie
		7-7 in Fig. 6,
Pig.	8	eine schematische Darstellung einer Möglich
		keit, nach welcher der zerteilbare Kern sich
		aus dem preßgeformten Gegenstand entfernen
		läßt,
Pig.	9	eine perspektivische Teilansicht einer abge
		änderten Ausführungsform eines erfindungege-
		mäß hergestellten Gegenstandes,

909838/1318

Pig. 10 einen Teilschnitt entsprechend Jig. I, jedoch Ton der Formhohlraumzone einer senkrechten Spritzgußmaschine bei Veranschaulicaung ei?isr· Möglichkeit zur Herstellung des Gegeastandea nach Fig. 9 und

Pig. 11 eine perspektivische Teilansicht eines noch anderen erfindungsgemäß hergestellten Gegenstandes.

Erfindungsgemäß wird ein Vorformling zur Verwendung beiro Formpressen von Kunststoffen zu Gegenständen von genau bestimmter Gestalt und mit innerhalb enger Toleraasen liegenden Abmessungen in Vorschlag gebracht, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der Vorformling ein im wesentlichen mit Tülchen gesättigtes poröses Gefüge aufweist, das eich aus einer Anhäufung von Teilchen zusammensetzt, die so geformt sind, daß sie bei gegenseitiger Berührung Berührungszonen und zwischen ihnen leere Zonen bilden, wobei die Teilchen in dieser Anhäufung dicht gegeneinandergepackt sind und die Anhäufung so ausgebildet ist, daß sie zumindest im wesentlichen mit der gewünschten Form der herzustellenden Gegenstände übereinstimmt.

909838/1318

Erfindungsgemäß wird außerdem ein G-egenetand in Vorschlag gebracht, der einen wie vorstehend definierten Vorformling enthält und gekennzeichnet is-t durch einen die Poren des Vorformlxngsfüllenden und in Verbindung mit dem Vorformling -siricsn G-egetißtand aus gefülltem Kunststoff bildenden Körper aus verfestigtem Kunststoff.

Erfindungsgemäß wird ferner ein Verfahren zur Herstellung van gefüllten und formgepreßten Kunststoffgegenständen in Vorschlag gebracht, bei welchem Teilchen aus einem Füllstoff verwendet werden, die je eine solche Gestalt aufweisen, daß sie bei wechselseitiger unmittelbarer Berührung zwischen den benachbarten Teilchen' Berührungszonen und leere Zonen bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen zu einer Anhäufung aus Teilchen fest gepackt und die Anhäufung so ausgebildet und geformt wird, daß ein poröser Vorformling des Gegenstaades entsteht, worauf in die Poren des Vorformlings zu ihrem Ausfüllen ein Kunstsotffmaterial eingespritzt und das Kunststoffmaterial zur Herstellung des Gegenstandes verfestigt wird.

Man kann sagen, daß das Verfahren nach der Erfindung eine Verbindung zwischen verhältnismäßig einfachen Gießereipraktiken und ausgetüftelten Spritzformen ist. Jedoch unterscheidet es sich von beiden merklich und stellt entschieden neue Konzepte dar. _/n

909838/131 8

Zusammenfassend ist dieses Verfahren im wesentlichen ein «weistufiger, jedoch üblicherweise ein dreistufiger Vorgang. In der ersten Verfahrensstufe wird aus einer Anhäufu von Teilchen aus einem ausgewählten Füllstoff, die korn-, kugelförmig, von längerlicher oder sonstiger Form sein können, ein proöser Vorformling der gewünschten Gestalt hergestellt, der den Einspritzdrücken standhält. Diese Teilchen werden klebend oder in sonstiger geeigneter Wtiee in dem Vorformling in ihrer zusammengefügten Lage und dort, wo der Innenraum des Gegenstandes hohl oder offen sein soll, um einen zerteilbaren Kernkörper herum gehalten

In der zweiten Verfahrensstufe wird eine Form- oder Preßmasse in fließfähiger Form, beispielsweise als Flüssigkeit oder Pulver, mit Hilfe von Druck in die Poren des Vorformlings eingespritzt oder sonstwie in sie hineingepreßt, bis sie ausgefüllt sind, worauf die eingespritzte Formmasse an Ort und Stelle verfestigt wird. Als dritte Verfahrensstufe^kann jeder unerwünschte oder überflüssige, in dem entstandenen Gegenstand vorhandene Kernkörper durch Auflösen,Zerlegen oder sonstiges Zerteilen des Kernmaterials beseitigt werden.

.../1O

909838/1318

- ίο -

Bei der Durchführung des Verfahrens nach· der Erfindung besteht die erste Verfahrensstufe in der Herstellung eines Vorformlings von in dem fertigen Gegenstand gewünschter Gestalt. Wie bereits vorstehend erläutert, wird der Vorformling aus Teilchen eines Materials hergestellt, das als Füllstoff und für den Kunststoff oder Polymer, welches zu seinem Imprägnieren verwendet wird, als Verstärkungsmittel wirkt, wobei, da bei dem fertigen Gegenstand der Vorformling die Matrix (Grundgefüg wird, die dein Kunststoff seine Form gibt, das Material des Vorformlings außerdem Eigenschaften aufweisen muß, die für den herzustellenden besonderen Gegenstand zulässig und/oder erwünscht sind.

Aus diesem Grunde ist die Wahl des Teilchenmaterials von erheblicher Bedeutung, da die physikalischen Merkmale und Eigenschaften der Teilchen zur Bestimmung der Eigenschaften des fertigen Gegenstandes beitragen und also zu diesem Zweck verwendet werden können. Als Beispiel wurden bei dem Pressformverfahren nach der Erfindung derart weitgehend unterschiedliche Werkstoffe wie Metall, Holz und Kunststoff mit entsprechend weitgehenden, jedoch leicht bestimmbaren Veränderungen des Gewichtes, der Dichte und sonstiger Eigenschaften des fertigen Gegenstandes mit Erfolg als Püllteilchen verwendet.

..,/11

909838/1318

1S10827

Entspreckend können Teilchen mit weitgehend verschiedenen ■formen und Größen verwendet werden. Wie vorstehend erörtert, können sie in ihrer Form körnig., länglich oder kugel- bzw. tablettenförmig ausgebildet sein, und es Wurden sogar Teilchen in Flocken-, Würfelform usw« verwendet. Jedoch sollte auch hier sowohl die Form als auch die Zusammensetzung der Teilchen unter Berücksichtigung der für den fertigen Gegenstand gewünschten Eigenschaften gewählt werden, Die Teilchenform kann also verwendet werden, um diePOrosität des Vorfonnlings und· folglich die Dichte des endgültigen fertigen Gegenstandes sowie in dem fertigen Gegenstand den Anteil an Kunststoff in bezug auf den Füllstoff au bestimmen. Ganz allgemein sollten die Teilchenformen derart sein, daß sie in fest gepacktem Zustand bei innigem Kontakt miteinander zwischen den Teilchen Berührungszonen und leere Zonen bilden.

Bei der Herstellung des Vorformimgs können die Füllteilchen j.n einer Anzahl von verschiedenen Möglichkeiten zusammengefügt und dabei die Matrix (Grundgefüge) geformt werden, Der vielleicht einfachste Weg ist die Schaffung einer offenen Vorformlingsform, das Einführen eines Kernkörpers und/oder, wo notwendig oder erwünscht, von sonstigen Einlageteilchen in den Formhohlraum und dann das Ausfüllen des Verbleibenden Hohlraums um die Einlageteile herum mit den ausgewählten Füllteilchen.

.../12

909838/1318

Wo ein selbsttragender bzw. selbständiger Vorformling verlangt wird, können die Fülltexlchen klebend in ihrer zusammengefügten Lage gehalten werden, wobei der ver-

■r

wendete Klebstoff entweder ein vorübergehender, wie beispielsweise latriumsilikat, oder ein mehr oder weniger dauerhafter Klebstoff, wie beispielsweise derselbe Kunststoff oder dasselbe Polymer, das anschließend zum Ausfüllen der Poren des Vorformlings verwendet wird, oder ein anderer Kunststoff sein kann. Bei Verwendung «on sinterbaren Teilchen kann das Aneinanderheften mit HiIfQ dieser Mittel oder durch Verwendung metallischer oder sonstiger Bindemittel erzielt werden.

In den meisten i'äixen kann der sich in flüssiger, Pulveroder sonstiger Form befindender Klebstoff den Teilchen beigemischt werden, bevor sie in den Formhohlraum eingebracht werden, worauf man den Klebstoff abbinden läßt oder ihn zum Abbinden bringt, so daß der Vorformling selbsttragend wird und für die nächste Stufe des Verfahrens aus der Form herausgenommen werden kann»

Die Erfindung sieht jedah außerdem die Verwendung eines Vorformlings vor, der-nicht selbsttragend zu sein braucht, sondern aus einer Anhäufung von Füllteilchen besteht, die in dem Formhohlraum der Pressformmaschine mechanisch, beispielsweise mittels Schwerkraft, durch Strömungsmittel-.../15

909838/1318

druck oder durch sonstige Mittel, in ihrer richtigen Lage gehalten werden.

In jedem Falle und ganz gleich, wie geformt und gehalten, ist der Vorformling gemäß den bevorzugten Durch- und Ausführungsformen der Erfindung ein genau geformtes poröses Gebilde aus dicht gepackten J¹UlIteilchen oder anders ausgedrückt, ein im wesentlichen, wenn nicht sogar völlig mit Teilchen gesättigtes Gebildet. Dies ergibt sich aus der Tatsache, daß bei diesen bevorzugten Ausführungsformen die Teilchen zu der Gestalt des Vorformlings unter einem Druck verdichtet werden, der ausreicht, um sie möglichst dicht zusammenzupacken, obwohl dieser Druck niedriger ist als der, bei welchem eine unzulässige Teilchenverformung stattfindet. Dieser Druck ist maßgeblich für eines der wesentlichen Merkmale dieser Vorformlinge nach der Erfindung, welches darin besteht, daß diese Vorformlinge ihre maßliche, teilchenorientierte und bauliche Vollständigkeit unter extrem hohen Drücken beibehalten, deren einzige Begrenzung in den physikalischen Eigenschaften der Teilchen liegt, aus welchen sie hergesxellt sind.

Zu der zweiten Stufe des Verfahrens nach der Erfindung gehört das völlige Ausfüllen der Zwischenräume des porösen Vorformlings mit einem Polymer oder einem Kunststoff. Dies

909838/1318

erfolgt vorzugsweise, indem man das Kunststoffmaterial in flüssiger Form im Form-Spritzverfahren in die Poren hineinpreßt. Dabei läßt sich ein weiter Bereich von Drücken benutzen, die von weniger als 70,3 kg/cm² bis mehr als 2,812 kg/cm reichen, und zwar in Abhängigkeit von den verwendeben Werkstoffen und Temperaturen sowie von der Art und der Leistungsfähigkeit der Spritzformeinrichtungen. Bei Versuchen wurden bis heute durch Verwendung von Drücken von etwa 703 bis 1406 kg/cm² . mit den verfügbaren Werkstoffen und Einrichtungen sowohl bei thermoplastischen als auch bei hitzehärtbaren Harzimprägniermitteln hervorragende Ergebnisse erzielt.

Wie die Form und die Zusammensetzung des Füllstoffe sollte auch der als Imprägniermittel verwendete Kunststoff oder das Polymer so gewählt werden, daß sie dem fertigen Gegenstand die gewünschten Eigenschaften verleihen. Wie vorstehend erörtert, können sowohl thermoplastische als auch hitzehärtbare Harze verwendet werden, und es wurden zum Erzielen spezifischer Ergebnisse unter Vornahme der notwendigen Einstellungen und Abänderungen hinsichtlich der baulichen und Betriebsbedingungen der Pressformmaschine zum Ausgleichen und entsprechend den besonderen Anforderungen des verarbeiteten Kunststoffs oder Polymers beide Arten mit Erfolg verwendet·

.../15

909838/1318

910627

Um den Kunststoff erfolgreich in die Poren des Vorformlings einbringen zu können, muß er in fließfähiger Form sein, jedoch ist die Erfindung obwohl wie vorstehend erörtert, die flüssige Form bevorzugt wird, in keiner V/eise darauf beschränkt. In jedem Jfalle und ganz gleich, wie der Kunststoff eingespritzt wird, bindet er in dem Formhohlraum der Maschine ab und verfestigt sich in ihm zu Bildung des fertigen formgepreßten Kunststoffgegenstandes.

Danach braucht nur noch jeder zur Herstellung einer hohlen oder offenen Zone in dem Gegenstand verwendete Kernkörper beseitigt zu werden, wobei ein wesentliches Merkmal der Erfindung die Schaffung eines Kernkörpers ibt, der sich ohne Rücksicht auf seine i'orrn und Gestalt leicht entfernen läßt. So sieht die Erfindung als entfernbaren Kern die Verwendung eines Teiles oder Körpers vor, der sich durch wärme, ein Lösungsmittel oder durch Schwingung oder Rüttelung aus dem fertigen Gegenstand entfernen läßt. Dadurch wird die Herstellung von Gegenständen mit komplexen und ungewöhnlichen Innenöffnungen möglich, die bisher bei formgepreßten Kunststof!gegenständen als unerreichbar angesehen wurden.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht hierbei darin, daß die Kerne vor ihrer Verwendung mit einem überzug versehen oder mit einer Hülle umschlossen werden, wobei

, /16

909838/1318

sie bei Entfernung des zerlegbaren Teiles des Kerns den überzug oder die Hülle im Inneren des Kunststoffgegenstandes zurücklassen.

Von den Zeichnungen, in welchen einige als Beispiel dienende Ausfuhrungsformen der Erfindung veranschaulicht, sind, ist Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichneten formgepreßten Gegenstandes aus gefülltem Kunststoff. Ein erheblicher Teil der frühen Versuchsarbeit und αer Testversuche der Erfindung wurde im Zusammenhang mit diesem besonderen Gegenstand durchgeführt, weil seine Gestalt und Form von einer Art sind, daß eine erfolgreiche gewerbliche Herstellung mittels eines beliebigen bisher verfügbaren Verfahren als unmöglich angesehen wurde.

Der aus einem Grundgefüge 11 aus zusammengefügten Füllst of ft eilchen und einem darin eingeformten Kunststoffkörper 12 bestehende Gegenstand 10 ist verhältnismäßig; dickwandig, im Querschnitt im wesentlichen rechteckig sowie in dem anderen senkrechten Querschnitt und in horizontalem Querschnitt im wesentlichen trapezförmig mit einem im wesentlichen ü-formigen inneren Durchlaß Ig, der aus einem mittleren zur Längsachse des Gegenstandes parallelen zylindrischen Abschnitt 14 und aus zwei als Kniestücke 17 und 18 an das Mittelstück 14 angeschlossenen

· /

909838/1318

und zu ihm im rechten Winkel verlaufenden zylindrischen Abschnitten 15 und 16 besteht, die zur Außenseite des Gegenstandes Öffnungen 19 und 20 bilden. Zusätzlich dazu ist der Durchlaß 13 mit inneren ringförmigen Erweiterungen 21 und 22 versehen, die einen größeren Durchmesser aufweisen als alle anderen Teile des Durcnlasses.

Ein solcher Durchlaß in dem Gegenstand 10 macht die Verwendung eines in Fig. 2 mit 23 bezeichneten Kernes erforderlich, der ganz offensichtlich nicht ausstoßbar ist d.h. er'läßt sich als Einheit weder in die üiinung oder den Durchlaß 13 einführen noch-aus ihm herausnehmen.

Mit anderen Worten gibt der Gegenstand 10 ein übertriebenes Beispiel der Schwierigkeiten und Probleme, die auftreten beim Versuch zur Herstellung von pressgeformten gefüllten Kunststoffgegenständen der komplizierten, auf vielen Fachgebieten erforderlichen Bauarten, die dicke Wände erforderlich machen und innere Durchlässe von komplexer Form und mit mehreren Richtungen aufweisen.

Wie vorstehend erörtert, umfaßt die erfindungsgemäße iierstexiung solcher Gegenstände als erste Verfahrensstufe die Bildung eines pcrösen Vorformlings von gleiclier Gestalt mnd im wesentlichen gleiccher Größe, wie sie für den fertigen Gegenstand verlangt werden, und in den

.u,/18

909838/1318

Figuren 3 und 4 ist eine Au führungsform einer Vorrichtung dargestellt,. die sich zur Herstellung eines Vorformlings für den Gegenstand IO verwenden läßt.

Diese Vorrichtung besteht aus einer Form 24 mit einem offenen JiOrmhohlraum 25 von für den Vorformling gewünschter Gestalt und Größe, die auf einer Grundplatte 26 gestützt iat mit Hilfe von Blöcken 27 und 28, die voneinander getrennt angeordnet sind, um zwischen ihnen einen Zwischenraum 29 zu schaffen, in welchem eine den Kern stützende und festlegende Vorrichtung 50 angeordnet ist. Die Vori-ichtung 30 besteht aus einem in dm j Zwischenraum 29 mittels Zapfen 32 in Stellung gebrachten

s länglichen S1ia.b 31 und aus Kernstützt eilen 33 und 34, die sich von der Stütze 31 aus nach oben erstrecken und im vorliegenden Beispiel als in die unteren Enden von uffnungen 35 im Boden der Form 24 hinein passende Stäbe dargestellt sind, wobei die Öffnungen 35 an ihren oberen Enden so ausgebildet sind, daß sie sich verjüngende Ansätze 36 der Kernes 23 aufnehmen können.

Die Form 24 ist mit einem Deckel 37 versehen, der so angeordnet ist, daß er die Formöffnung oder den Hohlraum 25 bedecken bzw. verschließen kann, wobei er mit einer Öff nung 38 versehen ist zur Aufnahme einer Leitung 39 für das Einbringen eines gasförmigen Mediums in den Formhohl-

.../19

909838/1318

ϊ - 19 - .-

raum 25· -Die form 24 ist außerdem durch in dem Iorm- I

I körper und/oder in ihrem Deckel angeordnete Heizelemente }

S 40 bis auf jeden gewünseilten Grad.aufheizbar. I

Nachdem in dem !ormhohlraum 25 in einer nachstehend noch j

näher zu beschriebenden Weise ein Vorformling 41 herge- ■ stellt worden ist, besteht die nächste Verfahrensstufe

darin, den Vorformling in den Formhohlraum 42 (Fig. 6 ':

und 7) einer Formmaschine einzuführen, die beispiels- _;

v/eise eine solche sein kann, wie sie in Pig, 5 in ihrer i

Gesamtheit mit 43 bezeichnet ist. '

Die in Fig. 5 dargestellte Maschine 43 ist eic 6OG t-ModeXi einer nana eisüblich en horizontalen Schnecken -Euiis r.:->toff~ -. spritzgußmaschine, äo daß ihre spezifische £at'-™ ..ΐια Arbei«i weise im Nachstehenden nicht näher-beschrieben wira. ; Auch leuciitet ein, daß, obwohl die^e besunaere Maschine 1

I bei der Durchfahrung des Verfahrens nach der Erfindung, i insbesondere in Verbindung mit thermoplastischen Harzen, I erfolgreich verwendet worden ist, auch andere Press- j oder Sprit2gußmaschinenarten verwendbar sind und für hitzejjhärtbare Harze bevorzugt werden können, wie dies auch ;

bei abgeänderten Ausführungsformen bekannter Maschinen einschließlich derjenigen der Fall ist, die anstelle eines horizontalen Betriebes für einen senkrechten Betrieb abgeändert worden sind.

.../20

909838/1318

Bei Verwendung der Maschine 43 für thermoplastische Harzimprägniermittel wurden die Harze bei Temperaturen zwisehe ι 121 und 26O⁰C üoer einen Speisungsdurchlaß 44 in der Verschlußplatte 45 (Fig. 6 und 7)» über durch zusammenwirkende Nuten in der Verschlußplatte 45 und der Formfläche 48 gebildete Abzweigungen 46 und 47 und dann über übereinstimmend ausgebildete Durchlässe oder Angußöffnungen 49 in die Poren oder Zwischenräume des sich in dem Formhohlraum 42 befindenden Vorformlings 41 bei Drücken zwischen 1 055 und 1 406 kg/cm eingespritzt. Das eingespritzte Kunststoffmaterial verfestigte sich bei seinem Aushärten in dem Hohlraum 42 an Ort und Stelle.

Mit anderen vVorten verfestigt sich bei Verwendung von thermoplastisciiem Harz das Harz bei seinem Abkühlen, so daß gewünschtenfalIs in der Maschine positive Kühlmittel vorgesehen werden können. Andererseits ist bei hitzehärtbarem Harz zusätzliche Härtewärme erforderlich, so daß um dies zu erreichen, passende Mi feel vorgesehen werden können. In jedem Falle müssen die Anzahl und die Anordnung der Auslässe oder Angußöffnuxigen 49 so sein, daß ein gleichmäßiger und angemessener Fluß des verwendeten Kunststoffs in den Vorformling hinein gewährleistet ist.

Nachdem sich der Kunststoff verfestigt hat, wird der

.../21

909838/1318

imprägnierte Vorformling oder das Grundgefüge 41 ausgeworfen oder kann aus dem Hohlraum 42 der Maschine 43 herausgenommen werden, worauf er nach Entfernen des Werkstoffs des zerlegbaren Kerns 23 ein in U¹Ig. 1 mit 10 bezeichneter fertiger Gegenstand wird.

Wie vorstehend erörtert, ist der Kern 23 vorzugsweise aus einem schmelzbaren oder aus einem durch ein lösliches Bindemittel zusammengehaltenen Werkstoff, wie beispielsweise mittels Natriumsilikat oder Wasserglas gebundenem Sand gefertigt. Bei dem erstgenannten Werkstoff braucht der imprägnierte Vorformling lediglich einer ausreichend hohen Temperatur ausgesetzt zu werden, um den Werkstoff zu schmelzen und ihn aus der Kernöffnung ausfließen zu lassen. Bei einem löslichen Kern kann das Kernmaterial oder das Bindemittel mit Hilfe eines geeigneten Lösungsmittels gelöst werden» Beispielsweise kam bei einem durch Wasserglas gebundenen Sandkern der imprägnierte Vorformling oder das imprägnierte Grundgefüge mit unversehrtem Kern, wie in Fig. 8.gezeigt, in ein in e einem Behälter oder einer Wanne 51 enthaltenes Wasserbaad 50 gelegt und zusätzlich zu dem Bad 50 ein Wasserstrom 52 verwendet werden, um das Bindemittel aufzulösen,und das Kernmalerial aus dem Gegenstand herauszuspülen. Bei jeder dieser Verfahrensweisen wird die Gestalt des Kernes

im Inneren des hergestellten Gegenstandes zerstört und .../22

909838/1318

19ί0β2Τ

das Zerstörungsprodukt oder das Kernmaterial aus dem G-egenstand entfernt. Andererseits kann ein Kern, wie beispielsweise der gebundene Sandkern, durch mechanisches Rütteln des Gegenstandes zerstört und entfernt werden.

Die vorstehend, beschriebenen allgemeinen Verfahrensweisen sind verwendbar zur Herstellung von gefüllten und pressgeformten Kunststoffgegenstanden von praktisch jeder gewünschten Form, Größe und Konstruktion, und zwar bei einer weiten Verschieaenartigkeit ihrer Eigenschaften und physikalischen Merkmale. Lediglich begrenzt durch iPorm, Größe und Konstruktionskompliziertheit der verfügbaren Maschineneinrichtungen wurden viele unterschiedliche Gegenstände mit vorbestimmten und weitgehend voneinander abweichenden Eigenschaften mit Erfolg hergestellt, und die uei einer ausgewählten Anzahl von als Beispiel dienenden Fällen befolgten Verfahrensweisen sind in den untenstehenden Beispielen herausgestellt.

Beispiel 1

Bei der Herstellung eines Gegenstandes von einer in Fig. dargestellten Gestalt und mit einer Größe von etwa 51 χ χ 102 mm und Wanddicken bis zu 102 mm wurde ein Kernteil

.../23

909838/1318

von in Fig. 2 dargestellter Gestalt aus mit latrxumsilikat gebundenen Sandkörnern hergestellt und mit 0O₉ durchsetzt. Als nächstes wurde das entstandene, etwas poröse Kernteil durch Eintauchen in ein handelsübliches Kernüberzugsmaterial versiegelt, worauf es mit einer Polyvinylallrohollösung als Trennmittel besprüht wurde.

Der behandelte Kern wurde dann mit einem zum Bedcken der Oberfläche ausreichenden dünnen Film aus einem gegen hohe Temperaturen beständigen Epoxyharz angestrichen und der angestrichene Kern mit Hilfe der Vorrichtung 30 in aer Formöffnung 25 der Form 24 einwandfrei angeordnet, während die gesamte Formkinheit, wie in Fig. 3 und 4 gezeigt, auf einer Grundplatte 53 angebracht war.

Dann wurde mit Hilfe des sog. "Kaltverfahrens", d.h. bei Raumtemperatur, ein Vorformling 41 zubereiten, indem zunächst ein Vorrat aus Teilchen , die im vorliegenden Falle im wesentlichen kugel- oder ballförmige Aluminiumteilche mit regellosen Größen von etwa 1,587 bis 3,175 mm waren, zusammengefügt wurde und die Teilchen darm in einem-Behälter mit Natriumsilikat oder Wasserglas in einem Verhältnis von 100 Gewichtsteilen Aluminiumteilchen zu 3 bis 5 Gewichtsteilen Natriumsilikat vermischt wurden, was ausreicht, um als Klebstoff zum Binden aller Teilchen zu wirken. Dieses Gemisch wurde dann in den ü'ormhohlraum .../24

90 9838/13ia

25 hinein um den Kern 23 herumgegossen und dann bei einem Druck von etwa 0,35 k_iD/cm2 verdichtet oder fest gepackt, um den Hohlraum vollständig auszufüllen, obwohl es auch in den Formhohlraum eingeblasen werden kannte.

Darauf wurde eier Deckel 37 auf die Form 24 gelegt und mittels einer oberen Aufspannplatte 54 mit einej? in ihr ausgebildeten zentralen Öffnung 55 für die Leitung 39 in seiner richtigen Lage gehalten. Darauf wurde üfeer die Leitung COp-Gas in den Formhohlraum 25 und um sowie zwischen den sich darin befindenden miteinander in Berührung stehenden beschichteten Teilchen hindurchgepreßt und für die Dauer von 60 Sekunden aufrechterhalten, was genügt, um den Matriumsllikatklebstoff in dem Gegenstand dieser Masse und Größe zum Abbinden zu bringen und somit einen starren, selbsttragenden und im wesentlichen nicht zusammendrückbaren Vorformling 41 herzaysteilen.

Dieser Vorformling wurde dann aus der Form 24 herausgenommen and, nachdem er zur Gewährleistung eines leichten Flusses des Imprägniermittels in ihn hinein und durch ihn

. hindurch bis auf eine Tempa^atur von 37,78⁰O erwärmt worden war, in den ebenfalls bis auf 37,78⁰G erwärmten Formhohl-

_: raum 42 der Maschine 43 eingeführt. Dann wurde bei einer Temperatur von 274°C und einem Druck von 1 406 kg/cm² Perlonharz (ftylon 6 resin) in vorstehend beschriebener

909 838/1318

Weise durch Spritzgießen in die Poren des Vorformlings eingebracht, !fach 60 Sekunden hatte sich das Perlonharz zu seiner Verfestigung ausreichend abgekühlt, worauf der imprägnierte Vorformling aus der Maschine 43 herausgenommen und der Kern 23, wie anhand von Fig. 8 beschrieben, aufgelöst und herausgespült wurde.

Der auf diese Weise entstandene Gegenstand lag innerhalb äußerst enger Maßtoleranzen und zeigt die nachstehenden zusätzlichen Eigenschaften:

Gewicht Dichte Schrumpfung

Verwerfung

0,49895 kg gleichmäßig

0,051 mm in Längsrichtung (größtes Maß)

0,038 mm in Querrichtung

(kleinstes Maß)

keine

Außerdem hatte die durch den Kern gebildete Öifnung in dem Gegenstand einen äußerst glatten durchgehenden Üüerzug aus dem von dem Kern 23 abgetrennten die Oberfläche der Off. ung bedeckenden Epoxyharz, so daß ein Durchlaß oder eine Leitung durch den Gegenstand vorhanden ist, die zum -ß'ühren von flüssigkeiten geeignet ist.

Hier ist zu bemerken, daß anstellen exnes beschichteten

oder angestrichenen Kern s auch ein in einer Hülse oder , .»/26

909 838/1318

einer Hülle aus nicht zerteilbarem Werkstoff angeordneter oder m±t ihr versehener Kern verwendet werden kann· Bei einer solchen Ausführung wirkt der zerteilbare Körper des Kerns während der Imprägnierungsstufe des Verfahrens als Stütze für die Hülle oder Hülse, wobei er.nach seiner Zerstörung und seiner .entfernung die Hülle als eine Auskleidung der mit Hilfe des Kernes gebildeten Öffnung zurückläßt. Anderenfalls kann dort, wo an der mit Hilfe des Kernes gebildeten Öffnung keine besondere Oberfläche erforderlich ist, der Überzug oder die Hülle der Kerns selbstverständlich fortgelassen werden.

Ferner besteht der wie vorstehend beschrieben hergestellte poröse Vorformling aus dem, was sich am besten als eine Anhäufung von dicht gepackten Teilchen oder ein im wesentk liehen mit Teilehen gesättigtes Gefüge beschreiben läßt, wobei es diesem Aspekt seiner Eigenart zuzuschreiben ist_? daß der Vorformling unter dem verhältnismäßig hohen verwendeten Spritzgußdruck die bemerkenswerte maß- und bauliche Vollständigkeit zeigte und es somit möglich wird, den fertigen Gegenstand nach genau vorbestimmter Größe innerhalb sehr enger Soleranzen herausteilen.

üin solcher Vorformling bewirkt außerdem während dea Pressformvorgangs einen wirksamen Temperaturabfall ο Dadurch beschleunigt er, wenn er bei seinem Anbringen in

. r. /97

909838/1318

νψ

die Spritzgußmasehine zum Imprägnieren mit einem heißen thermoplastischen Material etwa fiaumtemperotur aufweist, das Verfestigen des Imprägniermittels und verringert somit die Dauer der Härtezeit· Selbst bei Perlonharz, bei dem es beispielsweise zur Erleichterung des Flusses des Imprägnierharzes erwünscht ist, den Vorformling erheblich über normaler .Raumtemperatur zu erwärmen, weist der Vorformling immer noch eine mehrere hundert Grad unter der Imprägnienfcemperatur des n^rzes liegende Temperatur auf ρ wobei der Vorformling bei Verwendung anderer Thermoplaste mit unterschiedlichen Fließeigensuhaften, von anderen Vorformlingen mit unterschiedlichen Porositäten oder mit unterschiedlichen Angussanordnungen der Form bei einer eindeutig unter normaler iicaumtemperatur liegenden Temperatur verwendet oder vorzugsweise bis auf diese Temperatur abgekühlt weruen kann«.

Vor dem Fortfahren mit weiteren spezifischen Beispielen und zur Anzeige der Art, in welcher die Jüigenachofsen der erfindungsgemäßen Gegenstände sich vorbestiinmen lassen, sei hier hex-ausgestellt, daß die Verwendung von kugelförmigen Mecallteilchen, wie bei dem Vorformling nach Fig/s 1, wahrscheintlieh eine macimale Porosität ergibt. Dadurch hat bei eint.r dicht gepackten Anhäufung dieser Teilchen jedes von ihen theoretisch nur einen Pumrfckontakt mit jedem beliebigen anderen angrenzenden Teilchen, während

.../28

9 09838/1318

all seine übrigen Teile von ihm getrennt sind, d.h. sich in einem Abstand von ihm befinden. Entsprechend lassen sich die Größe und die Anzahl der Poren mit Hilfe der Teilchengröße steuern, wobei größere Teilchen größere, dafür aber weniger Poren und kleinere Teilchen kleinere, dafür aber zahlreichere Poren erzeugen»

Außerdem sind, da äle Porosität des Yorformlings Ton der Größe und der Gestalt der Baührun'gsZonen zwischen einander oenachbarten Teilchen und von dem Ausmaß abhängig ist, in welchem die berührungsfreien Zonen voneinander getrennt sind, nicht nur die Große und Form sondern auch die Zusamuiendrückbarkeit und/oder die Biegsamkeit bzw. Nachgiebigkeit der Teilchen ein faktor«

Offensichtlich werden auch das Gewicht und sonstige Eigenschaften des Teilchenmaterials auf den fertigen Gegenstand übertragen und sind ihm also eigen, -was auch für die .eigenschaften des Kunststoffimprägniermittels zutrifft. In diesem Zusammenhang können bei der Herstellung erfindungsgemäßer Vorformlinge beschichtete Teilchen verwendet werden, wobei das besondere Beschiehtungsmaterial für den Vorformling und den fertigen Gegenstand als Bindemittel und/oder als ein seine Eigenschaft bea.nflussendes Medium wirkt. Beispielsweise könnten solche Überzüge gesteuerte elektrische Leitfähigkeiten,

.../29

909838/1318

Isoliereigensciiaften, Elastizitätseigenschaften usw. bewirken, und zwar dort, wo diese Eigenschaften oder der gewünschte Grad derseloen durch die Teilchen an sich nicht herbeigeführt werden, deren Zusammensetzung gewählt sein kann, um dem fertigen Gegestand andere nützliche Merkmale zu verleihen.

Die im Beispiel 1 herausgestellte grundsätzliche Verfahrensweise wurde mit Erfolg verwendet zur Herbteilung von Vorformlingen aus vielerlei Teilchenmaterial, zu welchem Aluminiumkügeichen und Schrotkugeln, .aluininiumgrieß, Acrylonitril-Butadien-Styrol (ABS)-Kunststoffteilchen, Walnußschalen, stählenre Jjagerkugel (steel BBs), zerhackter Aluminiumdraht und Schwammeisenteilchen gehören.

Außerdem gehören darüber hinaus zu Teilchenmaterialien, die entweder erprobt worden sind oder siCi als für die Arbeit als aussichtsreiche erwiesen haben, alle Metalle

m ι

in einer Vielzahl von Großen,und Norman, gegen hohe Temperaturen beständige Kunststoffteilchen, Glaskügelchen oder -perlen, Asbestteilchen sowie Marmor- und Steinkügelchen und -splitter.

Außerdem wurde jedes der nachstehenden zusätzlichen Harze, d.h. Polyäthylen, Polypropylen, Acryle, Styrol und Polyvinylchlorid, mit Erfolg bei der Herstellung von .„./30

909838/1318

gefüllten, und pressgeformten Kunststoff gegenständen handelsüblicher Qualität"verwendet„

Die nachstehend aufgeführten Harze sind in erheblichem ϊ Maße erfolgversprechend "ABS, üreiaan, Phenole, synthe-ί tische Gummi, Polyester, Polycarbonate, Epoxyharze : und Silicone.

3 Ln vorerwäimten Zusammenhang ist su bemerken _s daß im

} wesentlichen. sämtliche bekannten Hazpressmi schlingen,, und

I zwar sowohl die thermoplastischen als auch die hitze-■ härtbaren sowie die gefüllten oder nicht gefüllten eri: findungsgemäß als Imprägniermittel für den Vorformling \ "verwendet werden können. Dabei ist lediglich notwendig, I daß die Prsssmisehung·en zur Verwendung bei Spritzguß-' ψ I techniken geeignet und daß sie bei ihrer Verwendung in dem [ G-efüge des Yorformlings mit den besonderen füllmaterial" teilchen und/oder dem Bindemittel, sofern ein solches benutzt wird₅ verträglich sind«,

j Beispiel

ι

Bei der Herstellung eines weiteren Gegenstandes ähnlich dem in Fig» 1 mit· IO bezeichneten wurde eine iss wesentlichen der im Beispiel beschriebenen Verfahrensweise ent-. . ./31

909838/1318

310627

sprechende Verfahrensweise mit der Ausnahme befolgt, daß der Vorformling nach einem sog. "Warmverfahren" hergestellt wurde_β

Dabei wurde der Vorformling um den lern herum hergestellt, indem zunächst Aluminiumgries (eine Anhäufung vor-Teilchen von regelloser, innerhalb einer lichten Maschenweite von -4, +8 liegenfer Größe und Form) mit Silan in einem Verhältnis von einem Gewicht steil Silan und hunderr-Sewichtsteilen Aluminiumgrieß grundlich miteinander vermischt wurden_? um das Aluminiumsgrieß au benetzen. Darauf wurden hundert Seile von dem benetzten Aluminiumgries mit zwei Gewichtsteilen eines Phenolpulvers gründlich vermischt und das Gemisch in den Formhohlraum 25 gegossen und darauf um den Kern 23 herum verdichtet, um den Formhohlraum auszufüllen. Each dem Verschließen der Form mit dem Deckel 37 wurde das Grieß gemisch in der Form 24 giit Hilfe elektrischer Heizvorrichtungen 40 auf 232 bis 260²¹O erwärtm und für die Dauer von 90 Sekunden Heißluft eingebracht, um das Harz auszuhärten und somit zwischen den Teilchen eine Phenolbindung und dadurch einen selbsttragenden Vorformling herzustellen.

Diese Vorformling wui\ e dann in den Formhohlraum 42 der Maschine 43 eingelegt, während sich der Vorformling und

90 9838/1318

der Förmhohlraum auf einer Temperatur von 21 C befanden, worauf der Vorformling mit Polyäthylenharz mit einer

Temperatur von 210 bis 245°C und bei einem Druck von

ρ
1 406 kg/cm gemäß Beispiel 1 imprägniert wurde.

■r .

Der px^essgeformte Gegenstand wurde bei verfestigtem Harz nach 60 Sekunden aus der Form entfernt und der Kern durch Zerlegen aus ihm beseitigt.

Außer dem im vorliegenden Beispiel zum Binden des Vorformlings verwendeten Phenolharz lassen sich mit KiIfe des "Warmverfahrens" Vorformlinge mit jedem beliebigen hitzehärtbaren Harz als Bindemittel erfolgreich herstellen.

Entsprechend kann das in der Imprägnierstufe des Verfahrens verwendete Harz das gleiche sein wie das bei. uer Hersteilung des Vorformlings verwendete Harz oder es kann ein mit dem Vorformling verträgliches beliebiges anderes thermoplastisches oder hitzehärtbares Material sein. Bin Vorteil des Warmverfahrens liegt darin, daß es auch falls erwünscht, zu£ Vorwärmen des Vorformlings dienen kann, bevor diener in den Förmhohlraum der Spritzgußmaschine eingebrachtwird.

.../53

909838/1318

Beispiel 3

Es wird ein noch anderer Gegenstand der in Pig. 1 mit 10 bezeichneten Art jedoch mit einem hitzehärtbaren Harzimprägniermittel hergestellt, indem zunächst nach einem beliebigen der vorgehenden Beispiele ein Vorformling hergestellt und der Vorformling in den Formhohlraum der Maschine 43 oder einer zum Verarbeiten von hitze-haftbareη Harzen abgeänderten senkrecht arbeitenden Maschine eingebracht wird.

Da hitze-härtbare Kunststoffe"bei Anwendung von Wärme eine chemische Veränderung erfahren und dabei harte, unSeliche und unschmelzbare Erzeugnisse werden, die sich bei erneuter Anwendung von Wärme nicht nennenswert erweichen, werden Produkte aus hitzehärtbarem Harz üblicherweise in heißen Formen gepreßt und nach Erreichen ihres starren Zustandes aus den Formen entfernt, während sie noch heiß sind. Jedoch lassen sich normale Spritzgußmaschinen bei geringfügigen Veränderungen für die Durchführung spezifischer bekannter Verfahren zum Spritzgießen von hitzehärtbaren Werkstoffen einrichten, zu welchen das Spritzverfahren und das Spritzen hitzehärtbarer Massen unter Verwendung von mit Hochfrequenz vorgeheizten Tablatten sowie auch das reine Spritzgußverfahren gehören.

909838/1318

Nach dem vorliegenden Beispiel wird bei einer Temperatur des Vorformlings und der Form von etwa 1*77° C (GP 12 flow) Phenolharz bei einer Temperatur von etwa 126° 0 und einem Druck von 703 kg/cm nach dem Spritzgußverfahren in den sich in dem JOrmhohlrauia befindlichen Vorformling eingespritzt. 3Das Harz ist innerhalb 40 Sekunden, ausreichend abgebunden und ausgehärtet, um es aus der Form herausnehmen und das Kernmaterial aus dem Vorformling durch Zerteilen entfernen zu können.

Die in sämtlichen drei vorstehenden Beispielen verwendeten Vorformlinge waren selbsttragende einteilige Gebilde und ließen sich somit bequem handhaben und leicht in die Formöffnung einer beliebigen Art von Spritzgußmaschine einbringen, und zwar auf Grund der Tatsache, daß sie mit Hilfe ihrer jeweiligen Bindemittel mehr oder weniger dauerhaft zusammengehalten werden. Jedoch leuchtet ein, daß bei Verwendung einer senkrecht arbeitenden Spritzgußmaschine die dicht gepackte und geformte Anhäufung von Teilchen ebenso durch Gießen oder Einblasen loser Teilchen in den Pormhohlraum der Maschine und

909838/1318

durch Verdichten und Formgeben in den Formhohlraum hergestellt werden kann, in welchem die Teilchen durch ihr Eigengewicht und durch Anliegen gegen die Verschlußplatte der Form in gewünschter Lage gehalten werden können. Nach dem Verschließen der Form kann das Kunststoffimprägnieraaterial im Spritzgußverfahren in bereits beschriebener Weise in die Poren des Vorformlings eingebracht werden mit dem einzigen Unterschied, daß bei einer senkrecht arbeitenden Maschine der Kunststoff senkrecht nach unten in den Formhohlraum zugeführt wird.

Außerdem betrafen alle vorgehenden Beispielie die Herstellung von Gegenständen, die durchweg sowohl für die Füllstoffe als auch für die Kunststoffe gleichmäßige Dichten aufweisen. Es liegt jedoch im Bereich der Erfindung, Gegenstände erfindungsgemäß herzustellen, die in ihren Flächen,um ihre Flächen herum oder auf ihren Flächen Zonen Schichten oder Überzüge aus dem Imprägnierharz oder aus sonstigen Harzen aufweisen. ASf diese Weise läßt sich beispielsweise ein Gegenstand herstellen, bei welchem das Innere auf Grund der Unversehrtheit oder Ganzheit des Vorformlings starr ist, der aber außerdem auf einer oder mehreren Flächen eine ihn umgebende elastische zusammendrückbare Schicht, Schichten oder Überzüge aufweist. Die Herstellung von zwei solcher Gegenstände ist in den untenstehenden Beispielen beschrieben. ,../56

909838/1318

- 36 Beispiel 4

Es wurde ein Gegenstand der allgemeinen Form nach Fig. 9 hergestellt, indem zunächst ein Vorformling f6 (Fig. 10) für diesen Gegenstand mit einem geringeren Dickenmaß als es für den fertigen Gegenstand verlangt wird, hergestellt wurde. Der Y&rformling wurde zubereitet, indem zunächst ein Vorrat von Teilchen, und zwar von der Firma *Reynolds Metale Co.", Richmond, Virginia, USA, bezogene ^H-5 Reynolds Aluminium"-Kugelehen, die im wesentlichen eine sphärische Form, jedoch um ihre Oberfläche herum eine Vielzahl von ebenen Flächen sowie eine innerhalb einer lichten Maschenweite von -8, +10 liegende Größe aufweisen, mit Wasserglas in einem Verhältnis von 100 Gewichtsteilen Kügelchen zu 4 Gewichtsteilen Wasserglas vermischt wurde. Dieses Gemisch wurde dann in einen Formhohlraum mit den genauen Abmessungen des veranschaulichten Vorformlings 56 hineingegossen, während in der Form ein mit Gewinde versehenes Befestigungsteil 57 in seiner gewünschten Lage In dem Vorformling aufgehängt wurde. Darauf wurde das Gemisch bei einem Druck von etwa 0,35 kg/cm verdichtet oder fest gepackt, um den Formhohlraum vollständig auszufüllen und den Kopf 58 sowie den gewindelosen Abschnitt 59 des Befestigungsteils 57 zu umgeben und zu halte*.

.. ./37 909838/1318

- 57 -

Darajaf wurde ein Deckel über der Form angebracht und für tine Zeitspanne τοη 60 Sekunden COo-Gas in die Mischung hineingepreßt. Diese Behandlung mit COp-Gas genügte zum Abbinden des Wasserglasklebstoffes und zum Herstellen •ines starren, selbsttragenden und im wesentlichen un« ■usammendrückbaren Yorformlings 56, aus welchem der Gewindeabschnitt 60 des Befestigungsteiles 57 herausragte,

Dieser Torformling wurde dann aus der Form herausgenommen ■»nd in einen Formhohlraum 61 (I¹Ig, 10) einer senkrecht arbeitenden Spritzgußmaschine eingeführt. Der Formhohlraum 61 war etwa 3,175 mm größer* als der Vorformling 56, der in seiner in Pig. IO veranschaulichten Lage gegen die obere Formplatte 62 mit Hilfe eines Schaftes 63 gekalten wurde, der an seinem unteren Ende mit einer Mutter 64 versehen war, die auf den Gewindeabschnitt 60 des Befestigungsteiles 57 geschraubt war, um so zwischen der Form und dem Torformling einen Durchlaß 65 zu schaffen.

Bei einer Temperatur des Vorformlings von 21 C und der geschlossenen lorm τοη 10° 0 wurde τοη der Firma "Goodyear Rubber Co.", Akron, Ohio, USA, unter der Handelsbezeichnung "Vycel 8300" bezogenes Polyvinylohloridharz über die Durchlässe 66 und 67 und über

.. ./ 38 909838/1318

- 38 -

\ Angußöffnungen, wie sie in Pig. 10 mit 68 bezeichnet sind.

■ bei einer Temperatur von 163° O und einem Druck τοη \ 844 kg/cm in den Pormhohlraum eingespritzt, mm den Durchlaß 65 auszufüllen und den Vorformling vollständig

■ su imprägnieren. Each einer Seitspanne von 90 ,Sekunden

■ wurde der imprägnierte Vorformling aus der ]?orm heraus-

genommene

Der dabei entstandene Gegenstand 55 wies eine 3»175 mm dicke elastische Polyvinylchloridhaut 69 mit einer Shore-A-Härte 80 auf, die, wie in Fig. 9 gezeigt, mit dem harzimprägnierten Vorformling gänzlich gebunden war. Der her= ausragende Gewindeabschnitt 60 dee Befestigungsteiles 57 dient beta Inbringen des Gegenstandes an irgendeiner ge-* wünschten Stelle als Befestigungselement»

Beispiel 5

Pig. 11 veranschaulicht einen erfindungsgemäß hergestellten, allgemein mit 70 bezeichneten noch anderen Gegenstand. Bei der Herstellung dieses Gegenstandes wurde ein Vorformling in gleicher Weise und bei Verwendung der gleichen Werkstoffe wie im Beispiel 4 zubereitete Jedoch wurde, nachdem der eine Temperatur von 21° 0 aufweisende

909838/1318

Vorformling ia dem wieder auf 10° G gehaltenen Formhohlraum 61 (Pig. 10) angeordnet worden war, ein durch die Firma *A. Schulmaa Go. ^m ₃ Akron, Ohio, WSAj unter der Handelsbezeichnung "4501^a auf den Markt gebrachtes und als Schaummittel Azodicarbonamid enthaltendes schäumbares Polyvinylchlorid über die Durchlässe 66 und 67 und über Angußöffnungen, wie sie in Fig. 10 mit 68 bezeichnet sind, bei einer Temperatur von 163^J C und einem Druck von 1.055 kg/cm ia den ?ormhohlraum 61 eingespri.tz, mm den Durchlaß 65 zwischen dem Forsahohlraum and dem Vorformling auszufüllen und den Vorformling au imprägnieren.

Im Verlaufe dieser Zeitspanne bildete die Kühlwirkung der Terhältnismäßig kalten Form aus dem eingespritzten Harz eine etwa 0,794 mm dicke dichte (accumulated) Haut 71, da das Harz in diesem Oberflächenbereich bereits abkühlte, bevor irgendeine Blas- oder Schäumwirkung stattfinden konnte. Entsprechend schäumte in den Poren dee Yorformlings das Harz auf Grund der Kühl- oder temperatursenkenden Wirkung des Vorformlings ebenfalls nicht. Jedoch wurde die- Harzschicht 72 zwischen der Matlix (Grundgefüge) »nd der zwischen der Schicht 72 und der kalten Form als Wärmeschranke wirkenden Haut 71 geschäumt und bildete so in dieser Schicht einen geschäumten Körper. Für den Imprägnier-, Blas- und Verfestigungszyklus war eine Zeit-

.. ./40 909838/1318

spanne von 90 Sekunden zugelassen, worauf die Form ge~ äffnet und der Gegenstand herausgenommen wurde.

■sr

Der so entstandene Gegenstand 70 gemäß ]?igc 11 bestand aus einem mit Hilfe des imprägnierten Yorformlinge gebildeten massiven starren Körper oder aus einer Matrix und aus einer diesen Körper zum Teil umgebenden zusammendrückbaren und elastischen Schaumschicht 72, die ihrerseits von einer gehärteten, jedoch nachgiebigen Haut 71 überdeckt war. Der Gegenstand 70 besaß außerdem ein herausragendes Teil 74, das beim Inbringen des Gegenstandes an irgendeiner gewünschten Stelle als Befestigungselement dient.

Die gemäß den Beispielden 4 und 5 hergestellten Gegenstände könnten auf Grund der ihnen eigenen inneren Festigkeit in Verbindung mit ihren polsternden Oberflächeneigensohaften und ihrer ästhetischen Wirkung durch ihr rerhältnismäßig weiches Anfühlen und ihr äußeres Aussehen, das entweder glatt sein oder durch besondere Ausbildung der Formoberflache Leder, kostbares Gewebe zsw. nachahmen kann, bei Kraftfahrzeugen als Innenwandplatten oder, -felder Verwendung finden.

. · ./41

9 0 9 8 3 8/1318

Claims

Pat entansprüche

1. Vorformling zur Verwendung beim Formpressen von Kunst stoffen zu Gegenständen von genau "bestimmter Gestalt und mit innerhalb enger Toleranzen liegenden Abmessungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling (41) ein im wesentlichen mit Teilchen gesättigtes poröses Gefüge (11) aufweist, das sich aus einer Anhäufung von Teilchen zusammensetzt, die so geformt sind, daß sie bei gegenseitiger Berührung Berührungszonen und zwischen ihnen leere Zonen bilden, wobei die Teilchen in dieser Anhäufung dicht gegeneinandergepackt sind und die Anhäufung so ausgebildet ist, daß sie zumindest im wesentlichen mit der gewünschten Form der herzustellenden Gegenstände (lü) übereinstimmt.

2. Vorformling nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen unelastische Teilchen sind.

3. Vorformling nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen gerundete Flächen aufweisen.

909838/1318

4· Vorformling nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen aus Metall "bestehen und im wesentlichen eine sphäris-che Form haben.

5. Vorformling nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen in- der Anhäufung zusammengeklebt sind, um das im wesentlichen mit Teilchen gesättigte poröse Gefüge (11) selbsttragend zu machen.

6. Vorformling nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein verfestigter Körper (12) aus Kunststoff die Poren des Vorformlings (41) ausfüllt und in Verbindung mit ihm einen Gegenstand (10) aus gefülltem Kunststoff bildet.

7. Gegenstand nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen aus Metall bestehen und das Kunststoffmaterial ein Thermoplast ist.

8. Gegenstand nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberfläche des Vorformlings eine Schicht (71) aus verfestigtem Kunststoffmaterial gebildet ist.

.. ./43 909838/1318

9· Gegenstand nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus verfestigtem Kunststoffmaterial aus einem hautähnlichen äußeren Gefüge und einer geschäumten Unterschicht (72) besteht.

10. Gegenstand nach einem der .Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet,, daß in ihm eine mit seiner Außenseite in Verbindung stehende, jedoch eine durch einen unzerlegt nicht ausstoßbaren Kern (23) bestimmte Porm aufweisende Innenöffnung (13) ausgebildet ist.

11. Gegenstand nach Anspruch 10,'dadurch gekennzeichnet, daß die mit Hilfe des Kernes (23) gebildete Öffnung aus einem in dem Gegenstand ausgebildeten Durchlaß (14) und aus einem von ihm aus nach außen führenden, zu dem erstgenannten Durchlaß (14) im rechten Winkel angeordneten Durchlaß (15 bzw. 16) besteht.

12. Gegenstand nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die mit hilfe des Kerns (23) gebildete Öffnung (13) mit der Außenseite über eine Öffnung (19 bzw. in Verbindung steht, die in ihrem Querschnitt kleiner ist als mindestens ein Querschnittsmaß der (übrigen) Öffnung (13).

.../44

909 838/1318

_ 44 -

Verfahren zur Herstellung von gefüllten und formgepreßten Kunst stoff gegenständen, bei 'welchem Teilchen aus einem Füllstoff verwendet werden, die je eine solche Gestalt aufweisen, daß sie bei wechselseitiger unmittelbarer Berührung zwischen den benachbarten Teilchen Berührungszonen und leere Zonen bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen zu einer Anhäufung aus Teilchen fest gepackt und die Anhäufung so ausgebildet und geformt wird, daß ein pröser Vorformling (41) des Gegenstandes (10) ent- . steht, worauf in die Poren des Vorformlings zu ihrem· Ausfüllen ein Kunststoffmaterial (12) eingespritzt und das Kunststoffmaterial zur Herstellung des Gegenstandes verfestigt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial in den Vorformling bei

einem Druck von etwa 70,3 bis etwa 2.812 kg/cm eingespritzt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, bei welchem durch Vermischen der Teilchen mit einem Klebstoff ein selbsttragender poröser Vorformling gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch (aus Teilchen und Klebstoff) in einem ersten lOrmhohlraum (25)

909838/131 8

- 45 -

von gewünschter Gestalt verdichtet, der Klebstoff in dem Formhohiraum zum Abbinden gebracht, der selbst tragende Vorformling (41) in einen Formhohlraum $42) einer Spritzgußmaschine (43) eingebracht, in den zweitgenannten Formhohiraum (42) zu seinem Ausfüllen ein Kunststoffmaterial (12) in fließfähiger Form eingespritzt und das Kunststoffmaterial in dem Formhohlraum verfestigt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling (56) kleiner hergestellt ist als der Formhohlraum (61) der Spritzgußmaschine und in den nohlraum zu mindestens einem Teil einer Wand des Formhohlraums in einem Abstand eingeführt wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstoffteilchen um einen zerlegbaren Kernkörper (23) herum verdichtet werden, worauf nach Verfestigung des Kunst stoff materials (12) die Form des Kernkörpers zerstört und das Zerstörungsprodukt des Kerns aus dem Gegenstand (10) entfernt wird.

909838/1318

18. Verfahren nacn Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernkörper mit einem Werkstoff überzogen ist, der sich beim Zerstören des Kerns (23) und seinem Entfernen aus dem Gegenstand (10) von ihm löst und an der Oberfläche der mit Hilfe des Kerns gebildeten Öffnung (13) zurückbleibt.

Patentanwälte

Seiler u. Pfenning

9 09838/131 S

Leerseite